CN201773565U - 一种带mos管驱动电路的特种背光源驱动电路 - Google Patents

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章小兵
刘波
赵小珍
陈召全
王峰
邵楠琦
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Abstract

本实用新型公开了一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路，包括由FPGA芯片构成的主控制器，多位的A/D转换器，第一、第二MOS管，第一、第二MOS管分别与背光源接线端一一对应连接，A/D转换器引入电压反馈、电路反馈、亮度信号，并与FPGA芯片通讯连接，FPGA通过RS232接口与用户通讯。本实用新型可通过设定各种亮度级别下的亮度值，根据亮度传感器的反馈值，控制PWM调光占空比，从而保证背光亮度稳定。

Description

一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路
技术领域
本实用新型涉及液晶显示器领域，尤其是航空用彩色液晶显示器的驱动电路领域，具体为一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路。
背景技术
随着LED技术的成熟和成本的大幅下降，LED作为背光源已经成为一种趋势。在民用领域，LED背光源驱动电路常采用LED集成驱动芯片。在背光源具有高亮度比的特种应用领域，集成驱动芯片在恒流工作下，低亮度时过窄的PWM波形控制下的输出电流不稳定会导致闪烁。因此在背光具有高亮度比的应用场合，还要增加辅助驱动，但这样做加大了驱动电路的复杂程度，也提高了LED的成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路，以解决采用LED集成驱动芯片会导致LED闪烁，需要增加辅助驱动的问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路，其特征在于：包括由FPGA芯片构成的主控制器，多位的A/D转换器，还包括有第一、第二MOS管，所述第一MOS管的栅极接有缓冲电路，第一MOS管的缓冲电路和FPGA芯片之间还接有型号为MAX4427的MOS管驱动芯片，所述MOS管驱动芯片输入端与FPGA芯片电连接，输出端接有输出电阻后与第一MOS管对应的缓冲电路电连接，所述输出电阻上还接有下拉电阻后接地；所述第一MOS管的源极接地，漏极分别通过电感引入外部电压、通过二极管接入背光源的一个接线端，所述第一MOS管和背光源对应接线端之间导线上还下拉接有串联的电压采样电阻，并在电压采样电阻之间引出有采样导线接至所述A/D转换器的一个输入端，所述第二MOS管的栅极通过缓冲电路与所述FPGA芯片的另一个PWM输出接口电连接，第二MOS管的漏极与所述背光源另一个接线端电连接，第二MOS管的源极接有电流采样电阻，并从所述电流采样电阻上引出采样导线接至所述A/D转换器的另一输入端，所述A/D转换器上的输入端上还接有亮度传感器，A/D转换器的输出端与所述FPGA芯片的信号输入接口电连接。
所述的一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路，其特征在于：所述FPGA芯片通过其RS232接口与外部上位机通讯连接。
本实用新型用来驱动LED灯串组，具有过压保护和恒流功能，采用PWM调光方式，升压电路只有在PWM调光有效时工作。合理设置了电路中的MOS管开启和关闭时间，消除了地弹噪声，提高了电磁兼容效果。本实用新型可通过设定各种亮度级别下的亮度值，根据亮度传感器的反馈值，控制PWM调光占空比，从而保证背光亮度稳定。
附图说明
图1为本实用新型电路原理框图。
图2为本实用新型PWM调光波形图。
图3为本实用新型PWM升压波形图。
具体实施方式
如图1所示。一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路，包括由FPGA芯片构成的主控制器，12位的A/D转换器，还包括有第一、第二MOS管T1、T2，第一MOS管T1的栅极接有缓冲电路，第一MOS管T1的缓冲电路和FPGA芯片之间还接有型号为MAX4427的MOS管驱动芯片，MOS管驱动芯片输入端与FPGA芯片电连接，输出端接有输出电阻R4后与第一MOS管T1对应的缓冲电路电连接，输出电阻R4上还接有下拉电阻R5后接地；第一MOS管T1的源极接地，漏极分别通过电感L1引入外部电压Vin、通过二极管D接入背光源的一个接线端，所述第一MOS管T1和背光源对应接线端之间导线上还下拉接有串联的电压采样电阻R1、R2，并在电压采样电阻R1、R2之间引出有采样导线接至A/D转换器的一个输入端，第二MOS管T2的栅极通过缓冲电路与FPGA芯片的另一个PWM输出接口电连接，第二MOS管T2的漏极与背光源另一个接线端电连接，第二MOS管T2的源极接有电流采样电阻R3，并从电流采样电阻R3上引出采样导线接至A/D转换器的另一输入端，A/D转换器上的输入端上还接有亮度传感器，A/D转换器的输出端与所述FPGA芯片的信号输入接口电连接。以FPGA芯片作为控制器，根据用户通过RS232接口通讯发来的昼夜模式指令和调光级数命令，设定工作电流、PWM调光波形，控制PWM升压波形的占空比。亮度传感器判断昼模式下背光亮度是否稳定，是亮度控制的依据。
如图2、图3所示。根据用户调光指令，FPGA发出PWM调光波形。PWM升压波形只有在调光波形是高电平时才出现，其占空比由工作电流决定。
为了达到智能驱动电路的工作稳定性，采用如下措施：
1、电流采样后的A/D转换器至少是12位的
一般电流采样电阻上的电压是200mv左右，A/D转换器的参考电压是1.2V，转换后的数字量是170左右。输出电流变化量是1时，只占总电流的1/170，人眼不能明显察觉。
2、MOS管驱动缓冲电路
从FPGA发出的MOS管开关控制信号峰值最大是3.3V，不能直接开启MOS管，需要增加MOS管驱动芯片MAX4427。MAX4427的开关响应时间快(＜30ns)，在其输出增加电阻R3和R4，然后再接MOS管栅极，使MOS管开启或关闭时间在100ns左右。避免因MOS管开关时间过短所造成的地弹噪声和电磁干扰。
3、昼夜模式工作电流和工作方式不一样
特种显示器要求出屏亮度比最高达10000∶1，而开关电源只有在调光PWM是高电平时才工作。为了保证开关电源有2个周期(5us)的工作时间，调光PWM波形的最小占空时间是10us。
昼模式的出屏最高亮度与昼模式出屏最低亮度之比(1000nit∶5nit)可知，调光频率最大是500Hz。
如果昼夜模式工作电流一样，要同时满足昼模式出屏最高亮度(1000nit)和夜模式出屏最低亮度(0.1nit)，则调光频率只有1/100000us＝10Hz，这会造成背光闪烁。故此昼夜模式工作电流必须不一样。
夜模式的出屏最高亮度与夜模式出屏最低亮度之比(20nit∶0.1nit)可知，昼模式出屏最大亮度是夜模式出屏最大亮度的50倍。夜模式工作电流过于微小，
如果采用恒流工作方式，抗干扰能力弱，易造成背光闪烁。因此在夜模式下，开关电源以固定的很小占空比工作。
4、控制方式
在昼模式下，背光亮度高，液晶显示器温升快，驱动电流需要恒定。调节开关电源的升压占空比，使输出电流在设定值的±1％以内，升压占空比的调整以每次只增加或减少数字量1的变化量调整，即占空时间每次只增加或减少15ns(晶振是65M)。
在昼模式下，即使LED灯工作在恒流方式，其发光亮度也会随着背光温度增加而减小，在昼模式较高亮度情况下，尤为明显。根据亮度传感器感知的背光亮度，结合数据库中不同调光级数下背光亮度数据库，控制调光PWM波形的占空比，从而稳定背光亮度。
5、过压保护功能
当开关电源开载时，电流采样值是0，会导致开关电源的输出电压过高，会损坏起输出电压平滑作用的电容。在FPGA中设定，一旦输出电压超过某异常电压，开关电源就停止工作。

Claims (2)

1.一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路，其特征在于：包括由FPGA芯片构成的主控制器，多位的A/D转换器，还包括有第一、第二MOS管，所述第一MOS管的栅极接有缓冲电路，第一MOS管的缓冲电路和FPGA芯片之间还接有型号为MAX4427的MOS管驱动芯片，所述MOS管驱动芯片输入端与FPGA芯片电连接，输出端接有输出电阻后与第一MOS管对应的缓冲电路电连接，所述输出电阻上还接有下拉电阻后接地；所述第一MOS管的源极接地，漏极分别通过电感引入外部电压、通过二极管接入背光源的一个接线端，所述第一MOS管和背光源对应接线端之间导线上还下拉接有串联的电压采样电阻，并在电压采样电阻之间引出有采样导线接至所述A/D转换器的一个输入端，所述第二MOS管的栅极通过缓冲电路与所述FPGA芯片的另一个PWM输出接口电连接，第二MOS管的漏极与所述背光源另一个接线端电连接，第二MOS管的源极接有电流采样电阻，并从所述电流采样电阻上引出采样导线接至所述A/D转换器的另一输入端，所述A/D转换器上的输入端上还接有亮度传感器，A/D转换器的输出端与所述FPGA芯片的信号输入接口电连接。
2.根据权利要求1所述的一种带MOS管驱动电路的特种背光源驱动电路，其特征在于：所述FPGA芯片通过其RS232接口与外部上位机通讯连接。
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